現今的人工魚礁建設正以規模大型化、建設水域深化趨勢發展。本系列研究針對我國人工魚礁山建設特點,選取具有代表性的框架型、扭工字型和HUT型人工魚礁單體,依照礁體原結構外形制作小型物理模型,并模擬實際人工魚礁山建設過程,進行了一系列的靜態堆積實驗。實驗假定魚礁山建設過程中魚礁單體的投放和礁堆的增長不受流場影響,建設過程中礁體的結構不發生損毀,海底底質承載力足夠;即投礁過程中,礁堆空方體積、高度增長時不發生坍塌與下陷的理想條件下研究了不同尺寸和類型的礁體模型在堆積形成魚礁山模型的表現。第一階段實驗通過物理模型的靜態堆積實驗,比較了框架性、扭工字型和HUT型分別在1:5、1:7和1:10共九種工況尺寸,不超過50個模型單位使用量下堆積形成魚礁山模型時的表現,并得到以下定性結果。(一)不同工況的魚礁單體模型堆積形成魚礁山,工況比例下降,即立柱相對魚礁單體邊長減小時,魚礁堆積所反映的空方增長率呈下降趨勢,同時空方體積比呈上升趨勢。即利用同樣空方體積的魚礁單體建設人工魚礁山,立柱越細形成魚礁山的整體空方體積和堆積高度越小但同時魚礁山的透空性和透水性越好,利于魚礁山內部的水體交換,營造的生境類型與目標誘集生物可能存在差異。(二)在實驗設置的三個立柱比例下HUT型優于框架型和扭工字型魚礁單體,其分布為HUT型單體增高效率分布最高,其次是框架型,扭工字型魚礁單體增高效率在同一立柱比例下增高效率分布最低。綜合九種工況下實驗模型靜態堆積實驗形成魚礁山模型時體現出的空方體積比、空方增長率和增高效率,從單體堆積建設魚礁山的效率性和經濟性來看,在以上實驗礁型中最終選取了HUT型魚礁單體作為最優礁型,且在該種礁型1:10工況比例下展現出了所有實驗工況中的最優表現。第二階段實驗通過工業化3D打印技術,利用聚脂釬維材料制作了框架型和HUT型兩種等比例縮小的礁體模型,在相同工況尺寸(1:7)在不超過100個模型單位使用量下堆積形成魚礁山模型時的表現。對兩批實驗數據的分析,最終總結出一些定量結果:實驗得到定量結果:框架型空方增長率為1.73±0.0566、空方體積比為7.8±0.0566,增高效率為y=1.9578x~(-0.683),R~2=0.8425,坡度角30.41°±0.1221,形成礁堆模型高度與底面積關系為y=0.6542x~(0.3673),R~2=0.4326;HUT型空方增長率為1.51±0.044、空方體積比為9.783±0.039,增高效率為y=2.225x~(-0.675),R~2=0.9166,坡度角38.72°±0.1077,形成礁堆模型高度與底面積關系為y=0.873x~(0.3628),R~2=0.62。使用框架型單體單點投放超過約28個后,礁堆高度隨單體的繼續投放增速放緩,使用HU T型單體單點投放的臨界點則為40個單位。從框架型和HUT型單體模型靜態堆積實驗得到的評價參數:(一)單體空方用量相同時,使用框架型魚礁單體形成的人工魚礁山外包絡體積,即總空方體積數更大;若建設相同空方體積的人工魚礁山,利用HUT型作為建設單體,相比利用框架型,魚礁山整體具備更好的透空性和透水性,坡度角較為陡峭且具備一定的高度,使得人工魚礁山的養護效應上升至更高的水層。(二)相比之下,若在深水或海域潮流較激烈海域,在底質允許條件下,投放HUT型魚礁單體建設人工魚礁山較框架型具有更高的適應性和堆積效率;在潮流較緩、水深不大的海域,利用框架型單體建設則更有優勢。從形成魚礁山模型的高度和坡度角來看,利用相同空方體積的HU T型單體建設形成的魚礁山相比框架型的更為陡峭,且透空性與透水性相較更好;分別利用HUT型單體模型與框架型單體模型堆積形成相同高度的魚礁山模型時,框架型單體模型形成的魚礁山能夠覆蓋大的海域底面積。實際在特定海域建設人工魚礁山時可根據實驗結果結合海區漁業資源養護目標種的行為學差異,選取不同的魚礁單體。或者通過框架型和HUT型兩種魚礁單體的混合投放,在不同區域形成不同形態、透水性和底覆蓋面積的魚礁山堆積體。
【學位單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S953.1
【部分圖文】：

10開闊海域（Off shore）圖 1-1：C3D 測掃下我國東海海域人工魚礁堆建設情況示意圖ig1-1: Schematic diagram of the construction of artificial reef piles in the East China Seunder C3D survey

圖 1-2：本研究技術路線圖Fig1-2: Technical roadmap for this research1.4 一種用于人工魚礁山建設的 HUT 型礁體本實驗與堆疊建設人工魚礁堆或魚礁山傳統使用的框架型單體對比和主要究的，是一種用于人工魚礁山建設的 HUT 型礁體。這種人工魚礁單體被認為適于急流或深海。實際使用中該種單體以鋼筋混凝土為材料澆筑，外部為半封口的架型結構（21、22、23、24），內部的扭工字結構在堆疊過程中作為主要承力結（11、12、13）。礁體外框架設有凸出的榫頭（21）和桁架（22）結構以進行單礁之間的穿插、錨實；礁體各部分連接的薄弱位置均有混凝土斜邊加固（221）。利用該種魚礁單體建設形成的堆積整體內部結構復雜，單體礁間咬合緊密。UT 型礁體半封口式框架結構的設計可根據投放數量形成不同空方體量和高度堆積體，成規模的利用該種單體投放建設人工魚礁山，能在海床上形成的空方體

圖 1-3：一種用于人工魚礁山建設的 HUT 型礁體結構示意圖Fig1-3: Schematic diagram of a HUT-type reef structure for artificial mouconstruction
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本文編號：2890506